Page 92 - 《精细化工》2021年第3期

第 38 卷第 3 期 精 细 化 工 Vol.38, No.3
202 1 年 3 月 FINE CHEMICALS Mar. 2021

功能材料
有机氟接枝改性含硅水性聚氨酯的制备及性能

朱建新 1,2 ，杨建军 1,2* ，吴庆云 1,2 ，吴明元 1,2 ，张建安 1,2 ，刘久逸 1,2

（1. 安徽大学 化学化工学院，安徽 合肥 230601；2. 安徽省绿色高分子重点实验室，安徽 合肥 230601）

摘要：将 2,2,3,3,3-五氟-1-丙醇（PFIP）与异佛尔酮二异氰酸酯三聚体（IPDIT）反应合成了有机氟接枝的异佛
尔酮二异氰酸酯三聚体（FIPDIT），再以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚醚二元醇（N210）、羟基聚二甲基硅
氧烷（PDMS）和 FIPDIT 等为原料制备了一系列有机氟接枝的含硅水性聚氨酯（FSWPU）。通过 FTIR、TGA、
水接触角、拉伸性、耐溶剂性等对 FSWPU 结构与性能进行了表征与测试。结果表明，FSWPU 乳液性能稳定，
当 FIPDIT 含量为 5%（以预聚体的总质量为基准，下同）时，FSWPU 乳液平均粒径为 168 nm，吸水率为 9.7%，
接触角为 113.5°，拉伸强度为 26.7 MPa，断裂伸长率为 328%，热失重 10%、30%、50%的温度分别为 302、329、
350 ℃。胶膜的耐水性能、耐溶剂性和力学性能等都有明显提升。
关键词：有机氟；水性聚氨酯；异佛尔酮二异氰酸酯三聚体；耐水性能；功能材料
中图分类号：TQ323.8 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 03-0512-06

Preparation and properties of silicone-containing waterborne
polyurethane grafted with organic fluorine

1,2
1,2
1,2
ZHU Jianxin , YANG Jianjun 1,2* , WU Qingyun , WU Mingyuan ,
1,2
1,2
ZHANG Jian'an , LIU Jiuyi
（1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Anhui University, Hefei 230601, Anhui, China; 2. Key Laboratory
of Environment-Friendly Polymer Materials of Anhui Province, Hefei 230601, Anhui, China）
Abstract: Isophorone diisocyanate trimer (FIPDIT) grafted with organic fluorine was synthesized from
2,2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol (PFIP) and isophorone diisocyanate trimer (IPDIT). Then a series of
silicone-containing waterborne polyurethane (FSWPU) grafted with organic fluorine were prepared
from isophorone diisocyanate (IPDI), polyether diol (N210), hydroxyl polydimethylsiloxane (PDMS)
and FIPDIT. The structure and properties of FSWPU were characterized by FTIR, TGA, water contact
angle measurement, stretching measurement and solvent resistance. The results showed that under the
conditions of FIPDIT content (based on the total mass of prepolymer, the same below) of 5%, the FSWPU
emulsion was stable with an average particle size of 168 nm and the water absorption, contact angle, tensile
strength and elongation at break of the FSWPU film were 9.7%, 113.5°, 26.7 MPa, and 328%, respectively.
The temperatures at 10%, 30% and 50% weight loss were 302, 329 and 350 ℃, respectively. In addition,
the water resistance, solvent resistance and mechanical properties of the film were obviously improved.
Key words: organic fluorine; waterborne polyurethane; isophorone diisocyanate trimer; water resistance;
functional materials

水性聚氨酯（WPU）以水为溶剂，对环境友好， 差。有机硅类材料具有稳定性高和疏水性能好等优
可以应用于皮革、涂料和纺织品等领域 [1-5] 。然而， 点 [6-8] ，可将有机硅类材料引入 WPU 体系中对其进
WPU 分子链段中含有亲水基团，导致其耐水性能较 行改性，但有机硅类 WPU 耐溶剂性差，特别是耐

收稿日期：2020-08-31; 定用日期：2020-11-02; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200819
基金项目：安徽省 2017 年度科技计划重点项目（1704a0902018）；安徽省高校自然科学研究重点项目（KJ2016A792）
作者简介：朱建新（1995—），男，硕士生，E-mail：2416800727@qq.com。联系人：杨建军（1960—），教授，博士生导师，E-mail：
andayjj@163.com。